第一节城市交通监控系统机 械 工 业 出 版 社执着现代城市道路监控系统的核心是由五个部分组成：交通控制、交通监视 、交通信息管理、交通出警和综合信息传输 。同时辅 助于其它外围设备 和系统，如闯红灯检测 、卡口智能识别 、GPS车辆 定位等。对于交通管理人员，交通路口的电视图 像是最直接的交通信息，同时也是最大的交通信息源。随着人们对图 像信息研究和应用的深入，视频图 像含有丰富的交通信息，操作员可以从视频图 像中直观地获取现场 的交通情况。一、监控技术视频检测 技术壹视频检测 技术 的工作原理视频检测 分为分析对象，通过对设 定区域的图像进行分析，可以得到很多交通信息，主要包括车流量、平均车速、占有率、车型等。而且视频检测 的数据可输入到交通信号控制系统，电视监 控系统和交通信号控制可以有机的 集成到一起，利用视频检测 ，提供一般的交通统计 数据外，还进 行事件检测 ，如交通阻塞、超速行驶、非法停车、不按道行驶、逆行等。工作流程1）摄像机安装在合适的高度（一般5-20m）；2）摄像机输出接到视频检测器上；3）在摄像机画面上设置检测线 和检测区；4）通过图 像处理板，经特殊算法，得到交通数据；5）通过视频压缩 和通信板，视频检测器图像和数据可传送到远端控制中心；6）最后得到的叠加有交通数据的视频图像，交通数据可通过通信口输出。视频 技术的功能 和作用1）用于统计交通数据。包括对车辆总量、道路占有率、车辆分类、车流率、车头距和车速等交通数据的检测。2）用于与事件有关的交通数据。根据检测到的数据，可以产生不同的报警信息，当检测到某一事件发生时，系统自动报警以提示操作员，操作员从图像上了解事件发生的地点、该地点的交通状况，并采取相应的交通管理措施。环形线圈感应式检测 技术是指由环形线圈作为检测 探头的一套能检测 到车辆 通过或存在于区域的技术。环形线圈感应检测 器通常由四个部分组成：环形线圈、传输馈线 、检测处 理单元及背板框架。一、监控技术环形线圈感 应式检测 技 术贰工作原理（1）由传输馈线连 接的环形线圈与检测处理单元组成的初级调谐电 路，环形线圈就相当于此电路中的电感元件，电容决定于检测处 理单元中的电容。电流通过环 形线圈时，在其附近形成一个电磁场。当主要由铁材物质组 成的车辆进 入这个磁场时，辐射金属中感应出涡流，涡流电流使磁场的磁力线减少。工作原理（2）调谐电 路中的环形线圈电感量随之降低，引起电路调谐 的频率上升。检测处 理单元就是通过对 振荡频 率的反馈电 路的频率改变或者是相应偏移的响应，得到一个检测 到车辆 的输出信息。工作原理示意图应用范围主要应用于交通流数据信息采集系统，交通信号控制系统，交通诱导 及停车管理系统。通过工作在微波频段的雷达探测器，向行驶的车辆发 射调频 微波，波束被行驶的车辆 阻挡而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据这种频率的偏移检测 出有车辆 通过，经过 接收、处理、鉴频 放大后输出一个检测信号，从而达到检测 道路交通信息的目的。一、监控技术远程交通微 波检测 技术叁微波检测 器 原理微波检测 器可进行单车 道检测 或多国产检测 。安装在路侧灯杆上方或车道正上方的微波检测 器呈45度角朝下发射狭窄的微波，从微波反射回来的时间 差来判断是否有车辆 通过，并收集各车道上的车流量、道路占有率和平均速度等数据，其输出信息与一般常见的检测 器兼容，可通过数据接口与控制系统相连或直接替代传统 的多个感应线 圈探测器。微波检测 器 示意图微波检测 器 地位（1）微波检测 器是交通信息检测 系统的重要组成部分，是广泛应用于城市交通信号控制系统及调整公路监控系统、区域交通事故报警系统 等领域的高新技术设 施。微波检测 器 地位（2）它不仅能检测 采集数据，而且能够在内部处理多种需要的交通参数，直接取代环形线圈检测 器及其控制器，降低成本。或是配合城市交通控制系统中交通信号控制器对路口交通信号进行实时 控制，控制器根据微波检测 器检测 到的实时 交通信息，自动编程修改信号配时方案，智能化地指挥交通。微波检测 器 的功能和作用（1）精确检测 各车道的交通流量、道路占有率、平均速度和排队状况等信息。（2）检测 器的输出信号与一般常见的检测 器兼容，可通过数据接口与控制系统相连或直接替代传统 的多个感应线 圈探测器，它具有存储能力，可将检测 到的数据进行存储，也可通过串行总线 接入其它系统，或通过风 格传输 到交通信息中心。二、基于无线网络技术的远程 分布式交通信号控制系统网格是借鉴电 力网的概念提出的，网格的最终目的是希望用户在使用网格计算能力解决问题时 借使用电力一样方便，用户不用去考虑得到的服务来自哪个地理位置、由什么样的计算设施提供。系统组 成与 基本工作原理壹系统组 成（1）交通信号控制器作为自适应交通控制系统中的重要组成部分，采集城市道路交通信息数据，通过投投交通信号灯，实现对 交叉口交通流的优化控制。基于无线网格技术的远程分布式信号控制系统采用革命性的架构模式，系统设 想 交通信号控制 单元主要由主机单元、从机单元、车辆检测单元、配置维护 等组成，上述各单元相互独立，通过有线或无线的方式连接。系统组 成（2）各个控制单元相对独立，控制单元之间通过无线网格进行通信，主控制器通过远程无线通信与中心通信。车辆检测单 元和从机单元可根据路口的襑需要灵活配置。主机单元与从机单元既可单独控制交通信号灯，又可通过网络连 接，协调 控制信号灯，从而可以根据路口的实际 情况灵活合理地配置路口的控制单元数量。系统组 成 示意图系统 基本工作原理主机单元通过本地无线/有线网络接收车辆检测单 元的交通信息数据，生成交通控制策略；从机单元通过本地无线/有线网络接收主机单元的控制指令，控制相应的灯色变化，同时检测 所控相位的灯色状态，并将灯色状态反馈到主机单元，主机单元里德相应的处理。主机单元通过远 程网络与控制中心系统，接收控制中心的相关指令，上传相应采集、故障、状态等相关信息。系统 基本工作原理主控单元与从控单元上都具备行人按钮接口，行人按钮可以连接本灯杆上的相应控制单元。手动控制采用无线的方式与主控单元通信，可以在路口的有效距离范围内实现 遥控功能，参数配置与信号机本地状态查询 均通过无线的方式实现 。工作原理 示意图二、基于无线网络技术的远程 分布式交通信号控制系统（1）主机单元设计 ；（2）从机单元设计 ；（3）车辆检测单 元。控制单元设计贰主机单元设计主机单元是本系统的核心单元，其完成与中心系统的通信、控制策略的生成、接收车辆检测单 元的数据、控制从机单元、接收从机单元的检测 数据、控制本地相位、检测 本地相位输出控制状态等功能。主机单元主要由主处理单元（CPU）、远程通信单元、本地通信单元、相位驱动单元、接口单元、光传感器处理单元等组成。主机单元结构 示意图从机单元设计从机单元接收主机单元的控制指令，控制本地相位，检测 本地相伴输出控制状态，并将相关信息传送到主机单元。从机单元主要有主处理单元（CPU）、本地通信单元、相位驱动单 元、接口单元、光传感器处理单元等组成。从机单元上的主处理单元、接口单元、本地通信单元、光传感器处理单元、驱动单元的设计 与主机单元一致。从机单元结构 示意图车辆检测单 元根据算法类型可分为以下两种。（1）实现 交通信息的采集，包括：占有率、车长 、车速、流量等；（2）实现车辆 有无状态的检测 。车辆检测单 元 原理当车辆经过 磁阻传感器时，引起传感器附近的磁场的变化，传感器根据 地球磁场的变化，产生不同的信号，通过整形电路对信号进行预处 理。数据处理单元根据检测 的信号计算车辆 的开关、速度等参数。数据强词夺理单元将数据处理单元形成的数据进行编码处 理由无线传输单 元发送到主机。车辆检测单 元 示意图二、基于无线网络技术的远程 分布式交通信号控制系统（1）无线 通信与现场总线 相结 合的控制技术 。（2）现场总线 技术 的微型化分体式硬件平台。（3）信号控制单 元采用光检测 与数字化传输 相结合的检测 技术 。（4）多级 故障隔离的可靠性保障技术 。（5）节 能环 保型自适应 灯光控制技术 。（6）交通控制算法的优 化技术 。系统 技术支撑叁信号控制单元 工作示意图电子警察的正式名称为交通状况监视 器，又称“电子眼”，它可以把交通状况如实地记录 下来，并反映到交通管理监控中心。三、电子警察电子警察 的组成典型的电子警察通常是由图像检测 、拍摄、采集、处理、传输 与管理以及辅助淘汰、辅助支架和相关配套设备 等组成。主要有固定和流动的两种形式，自动和人工操作的两种方式。电子警察 的组成与作用（ 1）（1）图像检测 部分在系统中起车辆 感应的作用。主要有环形线圈检测 器、视频检测 器、超声波或微波检测 器、红外检测 器等几种。（2）图像拍摄部分在系统中直到图像抓拍的作用，主要有照相机和摄像机。电子警察 的组成与作用（ 2）（3）图像采集部分在系统中直到图像采集即将模拟视频图像数字化的作用，通常采用多路视频图 像采集卡，将多路模拟视频图 像经过 多路切换器、A/D转换 器以及裁剪、压缩编码 后变成数字视频 信息。电子警察 的组成与作用（ 3）（4）图像处理部分包括控制主机和系统应 用两个部分，在系统中起到控制、图像识别 、存储和管理的作用。（5）信息传输 部分包括本地和远程传输 两个部分，在系统中起到信息传递 与交换的作用。电子警察 的组成与作用（ 4）（6）信息管理部分包括中心 机和管理软件两部分，在系统中起信息的 汇集、存储、查询 、统计 、交换、备份、打印、嫌疑信息的自动对 比与实时报 警、系统故障自诊断与管理和远程监控、远程维护 与远程报警等诸多重要作用。电子警察 的组成与作用（ 5）（7）辅助光源在系统中起辅助照明，在其是夜间或光线不足时补 光，提高抓拍图像清晰度的作用。（8）辅助支架在系统中用于安装、固定摄像机或照相机和辅助光源等。（9）其它相关配套设备保证系统相关设备 正常、稳定、可套地通行。图像动态识别 应用（1）市场对电 子警察设备 性能有三个基本要求：违章图片或图像清晰度、设备 的可靠性、稳定性和适宜的价格。关注两个方面的问题 ：（1）图像捕获问题 。（2）图像后期处理过程中违章识别问题。图像动态识别 应用（2）（1）一般的图像识别 技术运动对 象检测 是计算机视觉 、运动图 像编码 、基于内容的检索、安全监控等视频 分析和处理应用的关键步骤。（2）电子警察应用中图像的动态 性电子警察辅助警察进行交通违章监控和处理。图像动态 性 的 表现形式（1）监测对 象的实时动态 性；（2）监测对 象的交织动态 性；（3）图像检测过 程中，偶然因素的干扰。图像动态识别 应用（3）（3）基于特征提取的车辆检测检测 去除背景后的剩下的图像是否有车辆的问题 。（4）边缘 的序列差分采集的图像序列，由于量化噪声以及摄像头光圈的自动调节 ，使得直接差分不能有效提取出运动车辆 。在提取图像的边缘 之后，利用图像的边缘 不受亮度、量化噪声影响的特点，用边缘 信息来捕捉运动车辆 。图像动态识别 应用（4）（5）快速图像配准算法对于摄像机自己移动比较大的情况，可以采用快速图像配准算法进行识别 。谢 谢